專利名稱：利用粒子運(yùn)動的顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用粒子運(yùn)動的顯示設(shè)備。這類顯示器的一個(gè)例 子是電泳顯示器。
背景技術(shù)：
電泳顯示設(shè)備是雙穩(wěn)態(tài)顯示技術(shù)的一個(gè)例子，其利用電場內(nèi)的帶 電粒子的運(yùn)動來提供選擇性的光散射或吸收功能。
在一個(gè)例子中，白色粒子懸浮在吸收性的液體中，并且電場可用 于將粒子帶到設(shè)備的表面。在此位置，粒子可以執(zhí)行光散射功能，以 使得顯示器呈現(xiàn)白色。遠(yuǎn)離頂表面的運(yùn)動使得能夠看見液體的顏色， 例如黑色。在另一個(gè)例子中，可能有兩種類型的粒子(例如黑色帶負(fù) 電的粒子和白色帶正電的粒子)懸浮在透明流體中。存在許多不同的 可能配置。
人們已經(jīng)認(rèn)識到，電泳顯示設(shè)備由于它們的雙穩(wěn)定性(在沒有施 加電壓的情況下也保持圖像)而實(shí)現(xiàn)低功耗，并且因?yàn)椴恍枰彻饣?偏振器，所以它們能夠?qū)崿F(xiàn)薄且亮的顯示設(shè)備。它們也可以由塑料材 料制成，并且在制造這樣的顯示器時(shí)，也存在低成本的巻到巻
(reel-to-reel)處理的可能性。
令人感興趣的應(yīng)用的一個(gè)例子是電子貨架標(biāo)簽。這些為零售商提 供了幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。首先，可以在觸摸按鈕時(shí)實(shí)現(xiàn)價(jià)格更新，而對于常規(guī) 的紙貨架標(biāo)簽，員工需要走過所有的貨架并且手動調(diào)整價(jià)格(耗時(shí)且 容易出錯(cuò))。第二，電子貨架標(biāo)簽提供僅僅顯示相關(guān)信息的可能性。 例如，除去營業(yè)時(shí)間之外，當(dāng)零售商規(guī)劃他的貨架空間時(shí)，電子貨架 標(biāo)簽可以顯示貨架產(chǎn)品布局、當(dāng)前庫存和新供應(yīng)的到達(dá)日期。在營業(yè) 時(shí)間期間，電子貨架標(biāo)簽可以顯示與消費(fèi)者有關(guān)的信息，例如產(chǎn)品信 息、價(jià)格和特別出售。
如果要將成本保持為盡可能低，則采用無源(直接驅(qū)動)尋址方 案。顯示設(shè)備的最簡單配置是分段反射式顯示器，并且存在許多其中這種類型的顯示器已足夠的應(yīng)用。分段反射式電泳顯示器具有較低的 功耗、良好的亮度并且在操作中也是雙穩(wěn)態(tài)的，并且因此即使當(dāng)顯示 器被關(guān)閉時(shí)也能夠顯示信息。
然而，使用矩陣尋址方案提供了改善的性能和通用性。使用無源 矩陣尋址的電泳顯示器典型地包括下電極層、顯示介質(zhì)層和上電極層。 有選擇地將偏壓施加到在上和/或下電極層中的電極上，以控制顯示介 質(zhì)的與正在被偏置的電極有關(guān)的(一個(gè)或多個(gè))部分的狀態(tài)。
一種特定類型的電泳顯示設(shè)備利用所謂的"面內(nèi)切換"。這種類 型的設(shè)備利用在顯示材料層中的粒子的有選擇地橫向運(yùn)動。當(dāng)粒子向 側(cè)電極運(yùn)動時(shí)，粒子之間出現(xiàn)開口，通過該開口可以看見下面的表面。 當(dāng)粒子被隨機(jī)分散時(shí)，它們阻擋了光到下面的表面的通路，并且粒子 顏色被看見。粒子可以是有色的而下面的表面是黑色或白色的，或者 粒子可以是黑色或白色的而下面的表面是有色的。
面內(nèi)切換的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備可以適合于透射操作或透射反射搮作。具 體來說，粒子的運(yùn)動產(chǎn)生光的通路，以使得反射和透射操作這二者可 以通過所述材料實(shí)現(xiàn)。這使得能夠使用背光而不是反射操作來照明。 面內(nèi)電極可以全部被設(shè)置在一個(gè)基板上，或者兩個(gè)基板都可以設(shè)有電 極。
有源矩陣尋址方案也被用于電泳顯示器，并且當(dāng)對于具有高對比 度和大量灰度級的明亮的全色顯示器所期望的是更快的圖像更新時(shí)， 通常需要有源矩陣尋址方案。這樣的設(shè)備正被開發(fā)用于標(biāo)志和廣告牌 顯示應(yīng)用，并且作為電子窗和環(huán)境照明應(yīng)用中的(像素化)光源。使 用濾色器或者通過減色原理可以實(shí)現(xiàn)顏色，于是，顯示像素簡單地用 作灰度級設(shè)備。以下描述提及灰度級和灰度等級，但是應(yīng)當(dāng)理解，這 并不以任何方式暗示僅僅是單色顯示操作。
本發(fā)明適用于這兩種技術(shù)，但是特別涉及無源矩陣顯示技術(shù)，并 且特別涉及面內(nèi)切換無源矩陣電泳顯示器。面內(nèi)電泳顯示器例如是用 于實(shí)現(xiàn)電子貨架標(biāo)簽的期望技術(shù)。除上面概括的優(yōu)點(diǎn)之外，這種技術(shù) 還具有像紙一樣的外觀，在所有角度都具有良好的易讀性，消費(fèi)者習(xí) 慣于此。
電泳顯示器典型地由復(fù)合驅(qū)動信號驅(qū)動。對于要被從一個(gè)灰度級 切換到另 一個(gè)灰度級的像素來說，通常它首先被切換到白色或黑色以作為復(fù)位階段，然后被切換到最終的灰度級?；叶燃壍交叶燃壍霓D(zhuǎn)換 以及黑/白到灰度級的轉(zhuǎn)換比黑到白、白到黑、灰到白或灰到黑的轉(zhuǎn)換 更慢且更復(fù)雜。
用于電泳顯示器的典型的驅(qū)動信號是復(fù)合的，并且可以由不同的 子信號組成，例如目的在于加速轉(zhuǎn)換、改進(jìn)圖像質(zhì)量等的"振動，，脈 沖。
對于已知驅(qū)動方案的進(jìn)一步的討論可以在W0 2005/071651和W0 2004/066253中找到。
電泳顯示器，特別是無源矩陣版本的電泳顯示器的一個(gè)顯著問題 在于，用于尋址具有圖像的顯示器所花費(fèi)的時(shí)間。該尋址時(shí)間是由下 述事實(shí)引起的像素輸出取決于像素單元內(nèi)的粒子的物理位置以及粒 子的運(yùn)動需要有限的時(shí)間量。尋址速度可以通過各種方法來提高，例 如通過提供圖像數(shù)據(jù)的逐像素寫入，其僅僅需要像素在短距離內(nèi)運(yùn)動， 之后是并行的粒子散布階段，其將粒子在整個(gè)顯示器的像素區(qū)域上散 布。
即使利用這些方法，用于大的無源矩陣顯示器的顯示器尋址可能 花費(fèi)數(shù)小時(shí)而不是數(shù)分鐘。這已經(jīng)限制了將大的電泳顯示器用于對于 靜態(tài)圖像以及僅僅偶爾刷新的顯示器(例如廣告牌應(yīng)用)。
即使在較小的顯示器中，例如電子貨架標(biāo)簽應(yīng)用，其具有100行 300微米像素尺寸的像素的逐行無源矩陣尋址，這也將花費(fèi)大約15分 鐘的時(shí)間來用于整個(gè)圖像更新.當(dāng)電子貨架標(biāo)簽處于零售商模式時(shí)， 這是不可接受的緩慢.
因此，需要減少這樣的無源矩陣顯示設(shè)備的尋址時(shí)間。
WO 95/06307公開了一種電泳顯示器，具有減少的寫入時(shí)間，其中 通過利用多個(gè)短持續(xù)時(shí)間尋址信號尋址顯示器來依次增強(qiáng)圖像。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種驅(qū)動顯示設(shè)備的方法，該顯示設(shè)備包括 顯示像素的行和列的陣列，每個(gè)像素包括被移動以控制像素的顯示狀 態(tài)的粒子，該方法包括在第一模式中，以行依次尋址顯示器，并且 其中第一圖像被顯示為具有第一模式中可能的最亮和最暗像素之間的 第一對比率(contrast ratio)，并具有最亮的4象素輸出狀態(tài)、最暗
7的像素輸出狀態(tài)和多個(gè)中間灰度級輸出狀態(tài)；以及，在第二模式中， 以行依次尋址顯示器，并且其中第二圖像被顯示為具有第二模式中可 能的最亮和最暗像素之間的第二對比率，其大于第一對比率。
這種方法提供了高速的初始尋址模式，但是其保持了灰度級圖像 內(nèi)容。該尋址是逐行的，以使得每行中的多個(gè)列被并行地同時(shí)尋址。
這樣，第一尋址周期的尋址時(shí)間被保持為盡可能短，同時(shí)能夠使 預(yù)定質(zhì)量(由對比率設(shè)置)的圖像被顯示。對于無源矩陣，尋址周期 包括，在電極上施加需要的電壓并且使得粒子逐行運(yùn)動。對于有源矩 陣，尋址周期包括，逐行地在電極上施加需要的電壓，但是粒子的運(yùn) 動可以對于所有行同時(shí)發(fā)生。當(dāng)然，能夠互換行和列。
進(jìn)一步的尋址模式優(yōu)選地顯示具有最大數(shù)目的灰度級的圖像。該 最大值是對于特定顯示器的極限。
第一模式可以包括第一顯示器尋址周期，而隨后第二尋址模式包 括至少一個(gè)另外的顯示器尋址周期。第一顯示器尋址周期和所述至少 一個(gè)另外的尋址周期可以用于顯示相同的圖像內(nèi)容。
這樣，漸近的顯示操作可以構(gòu)建對比率和灰度級的數(shù)目這二者。 然而，較低對比率的第一圖像可能已經(jīng)包括最終數(shù)目的灰度級(但是 比最終圖像中的間距更緊密)，
可替換地，其中第一和第二模式可以被用于顯示不同的圖像內(nèi)容。 因而， 一些顯示信息可能需要被快速更新但是不需要具有高對比度， 而其他顯示信息需要較好的對比度但是可以被較慢地更新.
第一對比率可以等于或小于6: 1，或者可以等于或小于4: 1，甚至 等于或小于2:1。
該方法優(yōu)選地用于驅(qū)動面內(nèi)無源矩陣電泳顯示i史備。
第一尋址模式可以包括，在持續(xù)時(shí)間內(nèi)施加尋址電壓以使得電泳 粒子運(yùn)動，其中該電壓在所有灰度級的電泳粒子達(dá)到它們的期望狀態(tài) 所需的時(shí)間的至多 一部分時(shí)間內(nèi)被施加。
這樣，需要粒子的最大運(yùn)動的狀態(tài)可能不會達(dá)到，并且這導(dǎo)致對 比度的損失。如果顯示器利用白色粒子在黑色背景上工作，則這還可 以表示亮度的損失。
如上所述，第一圖像可以與第二圖像具有相同數(shù)目的灰度級。
該驅(qū)動方案可以根據(jù)像素?cái)?shù)據(jù)向不同的像素施加不同的電壓，以便提供灰度級級別。
所有像素的電壓可以在要達(dá)到它們的期望狀態(tài)的那些像素所需的 時(shí)間的一部分時(shí)間內(nèi)被施加。這樣，所有像素的驅(qū)動狀態(tài)被修改。該
部分可以是常數(shù)，以提供像素電壓的施加時(shí)間的線性縮放?？商鎿Q地， 該部分可以是取決于圖像數(shù)據(jù)的變量，以提供像素電壓的施加時(shí)間的 非線性縮放。這可以改進(jìn)第一圖像的外觀。
例如，非線性縮放可以適合于提供第 一 圖像的灰度級之間的恒定 的所察覺的亮度差異。
在可替換配置中，所有像素的電壓在與要達(dá)到它們的期望狀態(tài)的 那些像素所需的時(shí)間 一樣長的時(shí)間直到閾值時(shí)間內(nèi)被施加，以提供亮
度封頂(capping)。該方案可以導(dǎo)致一些像素在第一尋址之后達(dá)到它 們的期望狀態(tài)。在該至少一個(gè)另外的顯示器尋址周期期間，只有那些 需要與已被寫入的圖像內(nèi)容不同的圖像內(nèi)容的行需要被再尋址。
當(dāng)不同的模式用于構(gòu)建相同的圖像時(shí)，在最初的低對比度圖像之 后，該至少一個(gè)另外的顯示器尋址周期可以包括至少一個(gè)附加的對 比度改善周期，以增加要被尋址到最低一組亮度級的像素的亮度范圍； 和至少一個(gè)附加的圖像校正周期，以校正要被尋址到中間一組亮度級 的像素中的誤差。
每個(gè)像素可以被驅(qū)動到至多最大對比度級別，但是該方法用于驅(qū) 動這樣的顯示設(shè)備其中每個(gè)像素包括可以實(shí)現(xiàn)比最大對比度級別更 大的對比度級別的大量粒子。這表示像素的過填充(與獲得顯示器被 驅(qū)動到的最大對比度所需的填充相比)，并且這使得能夠增加驅(qū)動速 度?？梢源嬖?%到15%的過填充。
本發(fā)明還提供一種電泳顯示設(shè)備，包括顯示像素的行和列的陣列 以及用于控制該顯示設(shè)備的控制器，其中該控制器適合于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明 的方法。
本發(fā)明還提供一種用于電泳顯示設(shè)備的顯示控制器，該顯示控制 器適合于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法。


現(xiàn)在將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例，其中
圖l示意地示出了一種已知類型的設(shè)備以說明基本技術(shù)；圖2以平面圖示出了可以應(yīng)用本發(fā)明的另一種已知類型的設(shè)備； 圖3到5示出了圖2的顯示設(shè)備是如何工作的； 圖6示出了圖像的對比度和用于產(chǎn)生該圖像的線時(shí)間之間的關(guān)系； 圖7到IO示出了用于修改顯示數(shù)據(jù)以提供低對比度圖像的不同的
方案；
圖ll示出了像素電極布局的另一個(gè)示例；
圖12示出了與圖11類似的另一像素布局是如何被驅(qū)動的；
圖13示出了對應(yīng)于圖12的設(shè)備的圖像質(zhì)量和線時(shí)間之間的關(guān)系；
和
圖14示出了本發(fā)明的顯示設(shè)備。
應(yīng)當(dāng)注意，這些圖是示意性的而并非按照比例繪制。在附圖中為 了清楚和方便，這些圖的一部分的相對尺寸和比例在大小方面被示出 為夸大的或減小的。相同的附圖標(biāo)記用于不同的圖中以表示相同的層 或部件，并且不再重復(fù)描述。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供一種顯示設(shè)備和驅(qū)動方法，其中，第一顯示器尋址周 期用來顯示具有第一低對比率(contrast ratio)的第一圖像，并且至
少一個(gè)另外的顯示器尋址周期顯示具有更高對比率的圖像。這減小了 獲得最初的較低質(zhì)量的輸出圖像的尋址時(shí)間。
在更詳細(xì)地描述本發(fā)明之前，將簡要地描述可以應(yīng)用本發(fā)明的顯 示設(shè)備的類型的一個(gè)示例。
圖1示出了將要用于說明本發(fā)明的顯示設(shè)備2的類型的示例，并 且示出了面內(nèi)切換無源矩陣透射型顯示設(shè)備的一個(gè)電泳顯示單元.
該單元由側(cè)壁4包圍以限定容納電泳墨粒子6的單元體積.圖1 的示例是面內(nèi)切換透射像素布局，且光照8來自于光源(未示出)并 且通過濾色器10。
單元內(nèi)的粒子位置由電極排列控制，該電極排列包括公共電極12、 由列導(dǎo)體驅(qū)動的存儲電極14和由行導(dǎo)體驅(qū)動的柵電極16?？蛇x地，像 素可以包括例如位于公共電極和柵電極之間的一個(gè)或多個(gè)附加的控制 電極，以便進(jìn)一步控制單元中粒子的運(yùn)動。
電極12、 14和16上的相對電壓確定粒子在靜電力的作用下是移動到存儲電極14還是驅(qū)動電極12.
存儲電極14(也被稱為集電器)通過遮光革18限定粒子被隱藏不 可見的區(qū)域。當(dāng)粒子在存儲電極14上時(shí)，像素處于光透射狀態(tài)，以使 得光照8傳給顯示器相對側(cè)上的觀看者，并且像素孔徑由光透射開口 相對于總的像素尺寸的大小定義?？蛇x地，顯示器可以是反射型設(shè)備， 其中光源被反射表面代替。
在復(fù)位階段，粒子聚集在存儲電極14處。顯示器的尋址包括將粒 子向電極12驅(qū)動以使得它們散布在像素觀看區(qū)域內(nèi)。
圖1示出了具有三個(gè)電極的像素，并且柵電極16使得能夠使用無 源矩陣尋址方案來獨(dú)立控制每個(gè)像素。
圖2到5用來更詳細(xì)地說明稍微不同的三電極像素的操作并且以 平面圖示出了像素布局。
在圖2中，第一列電極20連接到公共儲存(reservoir )電極22。 列電極20包括突出物23。第二列電極(數(shù)據(jù)電極)24連接到像素電 極26，并且柵/選擇電極28在行方向上延伸。每個(gè)像素再次存在三個(gè) 電極。在此示例中，存儲電極23被布置為公共電極，并且像素電極26 耦合到數(shù)據(jù)列。
像素電極用來將粒子移動到像素的可見部分中，并且在圖2中， 像素電極26被示出為占據(jù)大部分的像素區(qū)域。每個(gè)像素區(qū)域在圖2中 被示出為區(qū)域30，并且不同的像素區(qū)域可以在物理上彼此分開。儲存 電極20、 22、 23用來將粒子橫向移動到像素的隱藏部分。柵電極28 用來在除了被選線之外的其它所有線中阻止粒子從儲存部分移動到像 素的可見部分中，并且因而實(shí)現(xiàn)像素的逐行操作。
柵電極28工作以中斷儲存電極和像素電極之間的電場，從而使像 素電極上的驅(qū)動電壓僅僅使得被選行的粒子運(yùn)動，對于該被選行，電 場未被中斷.
作為無源尋址方案的結(jié)果，需要柵電極28,并且需要柵電極28向 被選行提供與非被選行不同的條件。
圖3到5示出了電壓可以怎樣被施加于圖2的像素設(shè)計(jì)的三個(gè)電 極上的一個(gè)示例，并且示出了帶電粒子如何移動.為了說明，左列的 像素將被"寫"，其意指粒子將被移動到像素電極，而右列的像素將 被"不寫"，其意指粒子將停留在電極23附近的儲存器中。
ii為了說明，假定粒子具有負(fù)電荷，并且公共儲存電極具有ov的參 考電壓用于正常尋址。
圖3的第一步驟是執(zhí)行全局復(fù)位階段。這可以通過在儲存電極 23上提供示出為(+V)的高電壓而在其它電極上提供0V來實(shí)現(xiàn)。
然后在此示例中，所有的柵電極被設(shè)置為負(fù)電壓(-V)，并且儲 存電極返回到OV的參考電壓。這阻止粒子從儲存器23移動到像素電 極，并且對于粒子移動出儲存器建立了屏障.
為了執(zhí)行像素的逐線尋址，被選線的柵電極28的電壓被設(shè)置為較 小的負(fù)電壓，例如OV。圖4示出了頂行的尋址，并且圖5示出了底行 的尋址。當(dāng)一條線被選中時(shí)，那些具有正電壓的像素電極使得粒子移 動到像素中，同時(shí)那些具有OV的像素電極電壓的像素不被填充，如從 圖4可以看出的。因而，要被寫的像素的數(shù)據(jù)線(其連接到像素電極 26)被提供正電壓(V)。
從圖4還可以看出，非被選行的柵電極28阻止粒子的任何運(yùn)動， 甚至對于具有正的寫電壓的數(shù)據(jù)列。換句話說，圖4的左下像素還未 被寫，因?yàn)樵撔袥]有被選中，并且柵電極28充當(dāng)了阻止粒子遠(yuǎn)離電極 23運(yùn)動的屏障。
在像素填充完成后，柵電極回到負(fù)電壓，如果需要的話，下一線 被選中并且下一線的像素被填充。這在圖5中示出。
附加的階段可以被用于該驅(qū)動方案中，例如在將數(shù)據(jù)寫到像素中 之前的振動脈沖。然而，更新時(shí)間是由圖4和5所示的尋址階段控制 的，在該更新時(shí)間期間，粒子被有選擇地從存儲電極移動到像素電極。 該尋址時(shí)間與存在于顯示器中的線的數(shù)目成比例.因此縮短線時(shí)間 (line time)可以對顯示器的更新速度具有顯著的影響.
本發(fā)明提供一種提供了局部填充的驅(qū)動方法。具體來說，如果使 用較短的尋址時(shí)間，則粒子將不會從公共電極23完全轉(zhuǎn)移到像素電極 26。本發(fā)明認(rèn)識到，部分轉(zhuǎn)移可以被控制，以使得能夠形成低對比度 但是保持灰度級細(xì)節(jié)的初始圖像。具體來說，高速更新可以給出比最 終顯示狀態(tài)更低的對比度，但是維持在最亮的和最暗的像素狀態(tài)之間 的至少一個(gè)中間灰度級狀態(tài)。
圖6示出了對比度調(diào)制相對于線時(shí)間的曲線圖，用于示出降低線 時(shí)間如何廣泛地影響顯示的圖>(象的對比度。線60示出了對比率高達(dá)9:1的標(biāo)準(zhǔn)填充率。線62示出了具有多 出10%的粒子的顯示器的響應(yīng)。像素的這種過填充(overfilling)給出
了可以實(shí)現(xiàn)比顯示器事實(shí)上被驅(qū)動到的最大對比度更大的對比度的許 多粒子，并且圖6示出了該過填充如何使得尋址顯示器的時(shí)間減少。
對比度調(diào)制被定義為(Lwhite-Lblack) / ( Lwhite+Lblack )，其 中Lwhite和Lblack是白色和黑色狀態(tài)的亮度值。繪制了對比度調(diào)制，
線60示出了一標(biāo)準(zhǔn)單元的行為，其中粒子濃度被優(yōu)化用于9:1的對 比度。X軸上的時(shí)間標(biāo)是任意的，但是所示的示例在大約160秒時(shí)達(dá)到 8: 1的對比度。垂直虛線指示達(dá)到8:1 (對比度調(diào)制=0. 778 )和4: 1 (對 比度調(diào)制=0. 6)的對比度的時(shí)間。
所計(jì)算的行為被示出為假定填充速度是留在公共電極上的粒子量 的函數(shù)，這給出了指數(shù)行為。此外，亮度是填充量的指數(shù)型遞減函數(shù)。
最后，考慮10秒的時(shí)間滯后，因?yàn)樵诘谝涣Ｗ釉竭^柵電極之前需 要花費(fèi) 一些時(shí)間。這可以被看作是在時(shí)間軸上對比度開始變化的點(diǎn)。
線62示出了對于在懸浮液中具有多出10%的粒子的單元來說，相 對于時(shí)間的對比度。這使得線時(shí)間是達(dá)到8:1的對比度的正常時(shí)間的 大約2. 5分之一。
本發(fā)明基于下面的認(rèn)識即，對于第一圖像，較低的對比度足夠 了。例如，對于第一幀，4:1的對比度(0. 6的對比度調(diào)制)可以被認(rèn) 為是足夠的。在這種情況下，對于過填充的粒子單元，需要的時(shí)間變 成43秒，或者對于標(biāo)準(zhǔn)單元，需要的時(shí)間變成60秒。對于過填充情 況，這給出了 3. 7倍的速度提高，對于標(biāo)準(zhǔn)情況，給出了 2.7倍的速 度提高。
4: 1的對比率表示例如足夠用于在電子紙應(yīng)用中的報(bào)紙印刷的可 讀圖像。根據(jù)應(yīng)用，該比率可以更低，例如2:1。在后續(xù)的幀中，更多 的粒子可以被驅(qū)動到像素的觀看部分中以改進(jìn)對比率。
當(dāng)然，通過進(jìn)一步降低初始圖像的對比度，例如降低到0.4或者 更低的對比度調(diào)制，可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的時(shí)間減少。
有許多方式可以在較短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生降低的對比度的圖像。 在面內(nèi)電泳顯示器中基本上有兩種方式產(chǎn)生灰度級。 一種是對于 固定的電壓電平改變尋址階段期間的數(shù)據(jù)脈沖寬度，另一種是改變數(shù)據(jù)電壓電平。
A. 電壓電平變化
如果數(shù)據(jù)電壓電平變化被用作產(chǎn)生灰度級的方式，以使得不同的 像素被不同的電壓驅(qū)動，則用較短的線時(shí)間驅(qū)動顯示器但是保持電壓 相同將導(dǎo)致較低的對比率。所有期望的最終灰度級將不同于在最終幀 之后的灰度級，并且第一幀表示依據(jù)像素填充量的基本上為最終圖像 的縮放版本(scaled version)的圖像。
在圖7中示意地示出改變驅(qū)動信號的方式，圖7示出了相等的持 續(xù)時(shí)間但是不同高度的電壓脈沖70。這些脈沖沿著時(shí)間軸被壓縮。
然而所施加的電壓可以以比簡單縮放更復(fù)雜的方式變化，并且這 可能是所期望的，以帶來更接近于其最終值的更亮的灰度級。根據(jù)圖 像內(nèi)容，這將產(chǎn)生比保持電壓相同更令人愉快的畫面。
圖8示出了一個(gè)這樣的示例，其中較亮的像素最初沒有移動的粒 子，以改善對比度。
在這種情況下，對于任何選定的線時(shí)間，調(diào)整特定電壓的方式將 取決于灰度級，并且為此，映射必須考慮特定的灰度級和選定的線時(shí) 間，以使得可以基于可用的線時(shí)間和期望的灰度級來確定期望的電壓。
B. 脈沖寬度(pulse length)變化
如果數(shù)據(jù)脈沖寬度變化被用作產(chǎn)生灰度級的方式，則對于每個(gè)選 定的線時(shí)間，存在從初始脈沖寬度到最終脈沖寬度的單一映射曲線。
在這種情況下，可以以不同的方式來完成以較短的線時(shí)間來驅(qū)動 顯示器
(i) 所有的數(shù)據(jù)脈沖寬度可以被線性縮放，如圖9示意性所示， 圖9示出了固定的電壓脈沖90。這將產(chǎn)生與最終圖像相比具有較低對 比度和相同數(shù)目的灰度級的圖像。然而，灰度級之間的L* (所察覺的 亮度)的差異將不與最終的幀之后的"的差異成比例。隨著線性電壓 縮放，第一圖像將有效地包括根據(jù)像素填充水平的最終圖像的縮放版 本，并且在后續(xù)的幀中，所有線將需要被尋址。
(ii) 所有的數(shù)據(jù)脈沖寬度可以以非線性方式被縮放以實(shí)現(xiàn)灰度級 之間的恒定的所察覺的亮度L*，正如在最終幀中那樣。與最終圖像相 比，這仍將給出具有較低對比度和相同數(shù)目的灰度級的圖像。再次， 在后續(xù)的幀中，所有的線將需要被尋址。灰度級之間所察覺的對比度
14級別沒有線性地縮放，并且這就是為什么實(shí)現(xiàn)恒定的所察覺的灰度級 梯級的縮放不是簡單的線性縮放的原因。
(iii )僅有那些比縮短的線時(shí)間更長的數(shù)據(jù)脈沖被消減到線時(shí)間。
這在圖10中示出。虛線示出了切斷時(shí)間，在示出的示例中，第一、暗
像素的脈沖持續(xù)時(shí)間被消減，第二、亮像素的脈沖持續(xù)時(shí)間未被消減， 第三像素處于界限上并且因而它的脈沖持續(xù)時(shí)間未被消減。這表示了
光封頂(light capping)功能，特別是，其將會比閾值更暗的像素封頂 至該閾值。與最終圖像相比，這產(chǎn)生具有較低數(shù)目的灰度級的圖像。 此方案的優(yōu)點(diǎn)是，在后續(xù)的幀中，只有包含具有最低灰度級的像素(其 將是最暗的并且在第一幀中被消減)的線需要被尋址。
還有許多選擇來在多個(gè)幀中構(gòu)建圖像，不管第一圖像被準(zhǔn)備的方 式如何。
在一個(gè)示例中，首先準(zhǔn)備低對比度圖像，其具有與產(chǎn)生令人愉快 的圖像所需要的灰度級一樣多的灰度級。線時(shí)間短以給出快速的更新。
在下一更新中，通過降低具有最低灰度級的像素的亮度來改善對 比度。對于此更新，不是所有的線都需要被尋址，這導(dǎo)致相對快速的 對比度改善。
最后，可以校正中灰度像素中的誤差，并且再次，不是所有線都 需要被尋址。
在第一步驟中，可以通過改變數(shù)據(jù)脈沖的脈沖寬度和/或電壓來實(shí) 現(xiàn)構(gòu)建幀的這種方式。三個(gè)步驟的每一個(gè)可以包括多尋址。
也可以混合不同的步驟。例如，顯示器的某些部分僅僅需要對比 度改善尋址步驟，并且包含非常少的灰度級，但是圖像的另一部分可 能具有大量灰度級并且通過在最初的低對比度尋址之后以及在對比度 改善步驟之前應(yīng)用灰度級校正步驟來被最大地改善。
確切的應(yīng)用的方案可以取決于圖像內(nèi)容，并且對于面板的每一個(gè)
單線有可能不同，并且可以在處理許多顯示器的圖像的中央計(jì)算機(jī)中 脫機(jī)計(jì)算。
對于具有過填充(例如像素需要10%的額外粒子以能夠?qū)崿F(xiàn)期望的 對比度級別，如上所述)的顯示器來說，有可能實(shí)現(xiàn)比填充標(biāo)準(zhǔn)量的 顯示器更大的最終對比度，但是可能不必每次都將面板驅(qū)動到最大對 比度。以上已經(jīng)結(jié)合簡單的三電極像素設(shè)計(jì)描述了本發(fā)明。然而，應(yīng)當(dāng) 理解，本發(fā)明可以被用于許多像素設(shè)計(jì)。
例如，更復(fù)雜的像素電極設(shè)計(jì)是可能的，并且圖ll是一個(gè)示例。
如圖11所示，每個(gè)像素110具有四個(gè)電極。這些電極中的兩個(gè)用 于以行選擇線電極111和寫列電極112的形式唯一地識別每個(gè)像素。 另外，存在暫時(shí)存儲電極114和像素電極116。
在此設(shè)計(jì)中，像素被再次設(shè)計(jì)為提供粒子在控制電極lll、 112附 近和像素電極116之間的運(yùn)動，但是提供中間電極114，其用作暫時(shí)存 儲儲存器。這使得逐線尋址期間的轉(zhuǎn)移距離減小，并且可以并行執(zhí)行 從暫時(shí)電極114到像素電極116的較大的轉(zhuǎn)移距離。圖11將像素區(qū)域 示出為110。
因而，由于要行進(jìn)的距離被減小并且由于電場增加而使得粒子速 度增加，尋址周期可以由此更快速地進(jìn)行。
其他電極設(shè)計(jì)和驅(qū)動方案也是可能的。圖12用來說明類似于圖11 的電極布局的操作。存在集電器電極120、柵電極122和兩個(gè)像素電極 124、 126。這些電極中的第一電極124可以被認(rèn)為是暫時(shí)存儲電極， 如參照圖11所述的。
圖像的右列示出了用于其粒子被驅(qū)動到觀看區(qū)域中的像素的電壓 序列，而圖像的左列示出了用于其粒子保持在集電器區(qū)域中的像素的 電壓序列。
首先，在復(fù)位階段，對于所有像素，同時(shí)將粒子(被假定為帶正 電)全部拉到集電器電極120處。
然后，每次一行，與不被選擇的行相比，通過降低柵電壓來選擇 每一行。在示出的示例中，被選行("選擇")具有OV的柵電壓，而非 被選行("非選擇")具有+20V的柵電壓。不要被寫的像素具有-10V的 集電器電壓，而要被寫的像素具有+10V的集電器電壓。如示意地所示， 僅僅要被寫且在被選行中的像素具有向充當(dāng)暫時(shí)存儲電極的第 一像素 電極124的粒子運(yùn)動。也可以將第二像素電極126的電壓設(shè)置為低于 第一像素電極的電壓，在這樣情況下，粒子還將向著第二像素電極126 被輸送。
用這種方式尋址整個(gè)顯示器.
在下面的演變階段，對于所有的像素，通過使得電壓相等，被寫到第一像素電極124 (或者可替換地笫二像素電極126)的粒子同時(shí)散 布在兩個(gè)像素電極之間，如示意地示出。
在此示例中，集電器電極是列數(shù)據(jù)電壓線的一部分，并且柵電極 是行選擇電壓線的一部分。取而代之，可以將集電器電極布線為行并 且將柵電極布線為列。在典型的電子貨架標(biāo)簽中，(垂直的)列的數(shù) 目遠(yuǎn)大于(水平的)行，因此，如果列用于數(shù)據(jù)并且行用于選擇的話， 則總的更新時(shí)間是最低的。
上述的本發(fā)明的實(shí)施例提供低對比度的初始圖像。這可以被用作 上述電子標(biāo)簽應(yīng)用的草圖預(yù)覽模式，從而允許預(yù)覽降低的質(zhì)量的圖像。 這可以導(dǎo)致更新時(shí)間的IO倍的減少，同時(shí)圖像對比度對于可讀性而言 仍然是足夠的(例如，2:1的對比率)。
對于初始的低對比度模式獲得的時(shí)間的減少可以成比例地大于對 比度的損失。這是基于如下理解粒子轉(zhuǎn)移和眼睛特性這二者都是高 度非線性的。例如，利用僅僅10%的線時(shí)間，大約25%的粒子可以被輸 運(yùn)，產(chǎn)生最大可實(shí)現(xiàn)對比度的40%的所察覺的對比度(L*)。
該線時(shí)間和所得圖像質(zhì)量之間的關(guān)系是高度非線性的，如圖13所 示，其表示圖像質(zhì)量和線時(shí)間之間的關(guān)系。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，線時(shí)間減少為十分之一 (例如從10s到ls)，則 產(chǎn)生對比度從7:1降至2:1的損失。這是比所預(yù)期的更小的損失，并 且對應(yīng)于所有粒子中大約25%的輸運(yùn)，如上所述。另外，對于觀察者， 2:1對比度對于檢查圖像而言是足夠好的。實(shí)際上，將光學(xué)對比度表示
為亮狀態(tài)和暗狀態(tài)的亮度比不能精確地反映人眼察覺的圖像的質(zhì)量如 何。如上所述將亮度值以"值表示是更好的，那么由此，對于觀看者 的2:1的對比度被察覺為7: 1的對比度的范圍的40%。
現(xiàn)在將更詳細(xì)地論述本發(fā)明在電子標(biāo)簽中的應(yīng)用。對于典型的電 子貨架標(biāo)簽，顯示器的寬度將遠(yuǎn)比高度長，以匹配貨架的形狀。對于 無源矩陣尋址，最可行的是將(選擇)行定位為沿著最大的尺寸延伸， 并且(數(shù)據(jù))列沿著最短的尺寸延伸。則具有100cm x 3cm尺寸的典 型的電子貨架標(biāo)簽?zāi)軌虬?000列和100行。
于是，較低對比度的初始圖像可以是檢查圖像，這允許用戶核對 信息內(nèi)容，而不需要最高質(zhì)量的圖像.后續(xù)的全質(zhì)量圖像不一定需要 在之后被立即提供，并且在本發(fā)明的第一顯示器尋址模式和至少一個(gè)另外的顯示器尋址模式之間可以存在延遲。例如，對比度高的圖像可 以是次日，并且可以是與低對比度模式中所用的圖像不同的圖像。
上述的示例使用柵電極來實(shí)現(xiàn)像素的獨(dú)立尋址。已知的是無源矩 陣方案可以使用閾值電壓響應(yīng)來使得一行像素的尋址不影響已被尋址 的其它行。在這種情況下，行和列電壓的組合使得僅僅在正被尋址的 像素處超過閾值，而所有其他像素可以被保持在它們的先前狀態(tài)下。 本發(fā)明還可以被用于使用閣值響應(yīng)作為無源矩陣尋址方案的一部分的 顯示設(shè)備。這可以代替如上所述的柵電極的使用，或者也使用如上所 述的樹電極。
本發(fā)明最有利于無源矩陣顯示器以及面內(nèi)切換顯示技術(shù)。
圖14示意地示出了，本發(fā)明的顯示器160可以被實(shí)現(xiàn)為顯示面板 162，該顯示面板162具有像素陣列、行驅(qū)動器164、列驅(qū)動器166和 控制器168?？刂破鲗?shí)現(xiàn)本發(fā)明的驅(qū)動方案，并且在一個(gè)示例中，可以 根據(jù)第一尋址周期的目標(biāo)線時(shí)間來實(shí)現(xiàn)不同的驅(qū)動方案。
本發(fā)明可以被用于許多其他像素布局，并且不局限于電泳顯示器 或者無源矩陣顯示器。本發(fā)明對無源矩陣顯示器尤為關(guān)注，因?yàn)檫@些 顯示器具有長的尋址時(shí)間，但是對于有源矩陣顯示器，也可以獲得益 處。
所顯示的第一圖像是低對比度的圖像，但是其保持灰度級值?；?度級的數(shù)目將取決于所選擇的方案，但是將典型地是最終圖像中的數(shù) 目的至少一半。
本發(fā)明可以被用于許多不同的應(yīng)用，包括描述的電子標(biāo)簽示例， 但是更一般地被用于期望增大驅(qū)動速度的任何應(yīng)用。
術(shù)語"行"在本文中在某種程度上是任意的，并且不應(yīng)當(dāng)被理解為 限于水平方向。取而代之，逐行尋址簡單地指逐線尋址序列。行可以 在顯示器的上下或者左右延伸，并且是可以被并行尋址的像素的線。
雖然在附圖和前面的描述中示出并且詳細(xì)描述了本發(fā)明，但是這 樣的示出和描述將被認(rèn)為是說明性的或者示范性的而非限制性的；本 發(fā)明不限于公開的實(shí)施例。在實(shí)踐所要求保護(hù)的發(fā)明時(shí)，根據(jù)對附圖、 公開和所附權(quán)利要求的研究，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解和實(shí)現(xiàn)對所公 開的實(shí)施例的改變。在權(quán)利要求中，詞"包括"不排除其他元件，不定 冠詞"a，，或"an"不排除多個(gè)。在相互不同的從屬權(quán)利要求中敘述某
18些措施，這個(gè)起碼的事實(shí)不表示這些措施的組合不能被有利地使用。 權(quán)利要求中任何附圖標(biāo)記不應(yīng)當(dāng)被理解為限制本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種驅(qū)動顯示設(shè)備的方法，所述顯示設(shè)備包括顯示像素的行和列的陣列，每個(gè)像素包括被移動以控制像素的顯示狀態(tài)的粒子(6)，所述方法包括在第一模式中，以行依次尋址所述顯示器，并且其中，第一圖像被顯示為具有所述第一模式中可能的最亮和最暗像素之間的第一對比率，并具有最亮的像素輸出狀態(tài)、最暗的像素輸出狀態(tài)和多個(gè)中間灰度級輸出狀態(tài)；以及在第二模式中，以行依次尋址所述顯示器，并且其中，第二圖像被顯示為具有所述第二模式中可能的最亮和最暗像素之間的第二對比率，所述第二對比率大于所述第一對比率。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述第一模式包括第一顯示器 尋址周期，而所述第二尋址模式包括至少一個(gè)另外的顯示器尋址周期
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述第一顯示器尋址周期和所 述至少一個(gè)另外的尋址周期用于顯示相同的圖像內(nèi)容。
4. 如權(quán)利要求2或3所述的方法，其中最終的顯示器尋址周期顯 示具有最大數(shù)目的灰度級的圖像。
5. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述第一和第二模式用于顯示 不同的圖像內(nèi)容。
6. 如前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述第一 對比率等于或小于4:1。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述第一對比率等于或小于2: 1。
8. 如前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，用于驅(qū)動無源 矩陣電泳顯示設(shè)備。
9. 如權(quán)利要求1到7中任一權(quán)利要求所述的方法，用于驅(qū)動有源 矩陣電泳顯示設(shè)備.
10. 如前述權(quán)利要求任一權(quán)利要求所述的方法，用于驅(qū)動面內(nèi)切 換電泳顯示設(shè)備。
11. 如前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述第一 模式包括，在持續(xù)時(shí)間內(nèi)施加尋址電壓以引起電泳粒子的運(yùn)動，其中 所述電壓在所有灰度級的電泳粒子達(dá)到它們的期望狀態(tài)所需的時(shí)間的至多一部分時(shí)間內(nèi)被施加。
12. 如權(quán)利要求ll所述的方法，其中所述第一圖像具有與所述第 二圖像相同數(shù)目的灰度級。
13. 如權(quán)利要求11或12所述的方法，其中根據(jù)像素?cái)?shù)據(jù)，不同的 電壓被施加到不同的像素。
14. 如權(quán)利要求ll、 12或13所述的方法，其中所有像素的電壓在 要達(dá)到它們的期望狀態(tài)的那些像素所需的時(shí)間的一部分時(shí)間內(nèi)被施加
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述部分是常數(shù)，以提供像 素電壓的施加時(shí)間的線性縮放。
16. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述部分是取決于圖像數(shù)據(jù) 的變量，以提供像素電壓的施加時(shí)間的非線性縮放。
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中非線性縮放適合于提供第一 圖像的灰度級之間的恒定的所察覺的亮度差異。
18. 如權(quán)利要求ll、 12或13所述的方法，其中所有像素的電壓在 與要達(dá)到它們的期望狀態(tài)的那些像素所需的時(shí)間 一樣長的時(shí)間直到閾 值時(shí)間內(nèi)被施加，以提供亮度封頂。
19. 如前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，其中在第二模 式期間，只有需要與已被寫入的圖像內(nèi)容不同的圖像內(nèi)容的行被再尋 址。
20. 如前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述第二 模式包括至少一個(gè)附加的對比度改善周期，以增加要被尋址到最低 一組亮度級的像素的亮度范圍；和至少一個(gè)附加的圖像校正周期，以 校正要被尋址到中間一組亮度級的像素中的誤差。
21. 如前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，其中每個(gè)像素 被驅(qū)動到最大對比度級別，并且其中，所述方法用于驅(qū)動顯示設(shè)備， 在所述顯示設(shè)備中，每個(gè)像素包括能夠?qū)崿F(xiàn)比所述最大對比度級別更 大的對比度級別的大量粒子。
22. 如權(quán)利要求21所述的方法，其中粒子的數(shù)目比能夠?qū)崿F(xiàn)所述 最大對比度級別所需的多出5%到15%。
23. 如前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述第一 和第二模式中的每一個(gè)包括第一驅(qū)動階段，在所述第一驅(qū)動階段中逐行將粒子從集電器電極驅(qū)動到暫時(shí)存儲電極；和第二驅(qū)動階段，在 所述第二驅(qū)動階段中，并行地將整個(gè)顯示器的粒子從所述暫時(shí)存儲電 極移動到觀看區(qū)域。
24、 —種電泳顯示設(shè)備，包括顯示像素的行和列的陣列(162)， 以及用于控制所述顯示設(shè)備的控制器(168)，其中所述控制器適合于 實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至23中任一權(quán)利要求所述的方法。
25、 如權(quán)利要求24所述的設(shè)備，其中每個(gè)像素適合于被驅(qū)動到最 大對比度級別，并且其中，每個(gè)像素包括能夠?qū)崿F(xiàn)比所述最大對比度 級別更大的對比度級別的大量粒子(6)。
26、 一種用于電泳顯示設(shè)備的顯示控制器(168)，所述顯示控制 器(168)適合于實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1到23中任一權(quán)利要求所述的方法。
全文摘要
一種驅(qū)動顯示設(shè)備的方法使用第一顯示器尋址模式，在第一顯示器尋址模式中，以行依次尋址所述顯示器，并且其中，第一圖像被顯示為具有最亮和最暗像素之間的第一對比率，以及具有最亮的像素輸出狀態(tài)、最暗的像素輸出狀態(tài)和多個(gè)中間灰度級輸出狀態(tài)。在第二模式下，以行依次尋址所述顯示器，并且第二圖像被顯示為具有最亮和最暗像素之間的第二對比率，其大于第一對比率。
文檔編號G09G3/34GK101542574SQ200780043716
公開日2009年9月23日 申請日期2007年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月30日
發(fā)明者A·R·M·弗舒?zhèn)? M·H·W·M·范德爾登, M·T·約翰遜, S·J·魯森達(dá)爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司